[发明专利]高温静电卡盘

说明书

本发明属于半导体加工技术领域，具体涉及一种高温静电卡盘。该高温静电卡盘，包括基座和设置于所述基座上方的卡盘主体，所述卡盘主体用于支撑晶片，所述卡盘主体的外侧环绕设置有压环和沉积环，所述压环用于对所述卡盘主体进行限位，所述沉积环位于所述压环的上方，所述压环开设有豁口，所述沉积环和/或所述基座在对应所述豁口的区域设置有接触脚，所述接触脚使得所述沉积环与所述基座直接接触。该高温静电卡盘，通过重新设计金属基座、压环和沉积环结构，采用压环开设豁口、以及设置接触脚的形式使沉积环直接接触基座，避免压环受热膨胀将沉积环顶起，而造成的沉积环和晶片之间发生粘黏的现象。

技术领域

本发明属于半导体加工技术领域，具体涉及一种高温静电卡盘。

背景技术

在集成电路的制备过程中，需要物理气相沉积(以下简称PVD)设备完成沉积薄膜工艺，常用的技术是磁控溅射方式，典型的磁控溅射设备如图1所示。反应腔体1内设置有高温静电卡盘(High Temperature Electrostatic Chuck，简称HESC)，溅射时直流电源会施加偏压至靶材4，使其相对于接地的腔体成为负压，以致氩气放电而产生等离子体，负偏压同时能将带正电的氩离子吸引至靶材4。当氩离子的能量足够高并在由旋转的磁控管5形成的磁场作用下轰击靶材4时，会使金属原子逸出靶材表面，并通过扩散沉积在晶片10(Wafer)上。

如图2所示，一种典型的高温静电卡盘由卡盘主体13和基座9组成。基座9内置加热器，用来给卡盘主体13加热，保证卡盘主体13在一个高于常温的温度下工作，并控制晶片10的温度。卡盘主体13一般采用热膨胀极小的陶瓷做成盘状结构，卡盘主体13和基座9之间用粘接剂来粘接，但采用粘接剂在高温工艺中会造成污染腔室的风险，故如图3所示采用通过螺钉122和压环12压接的方式进行连接。压环12(Clamp ring)内缘加工有一定弹性的薄片型压爪121，压爪121部分压住卡盘主体13，用螺钉122将压环12连接至基座9上，就形成了对卡盘主体13的固定。

因高温静电卡盘不易更换，为避免其在膜层镀制过程中被污染，通常会其上方设置一个沉积环11(Dep-ring)，沉积环11的结构如图4A和图4B所示。沉积环11为陶瓷材质，底面是平面；并且，如图5A所示，沉积环11直接落放在压环12上。

同时，为保证晶片10与卡盘主体13良好的接触，不会被沉积环11支起，晶片10与沉积环11之间需要具有合理的缝隙(参见图5A中的d)。

现有技术中，高温静电卡盘的卡盘主体13厚度经过严格计算，尺寸固定，厚度很小，而且在厚度方向上需要设置沉积环11和压环12两个结构，这就要求压接压环12的螺钉122钉头较薄，如图5B(图5B与图5A的区别在于，图5A未剖切到螺钉部分，图5B剖切到螺钉部分)所示中螺钉122沉孔也需要尽可能做到最浅，即便如此为保证螺钉122的强度压环12加工沉孔后剩余的厚度H也是一个极小的值(不足1mm)。

然而，在制膜工艺过程中需要加热基座9将晶片10加温，而压环12为金属材质，受热后会膨胀，被螺钉122压住的部分H较薄且不会移动，但螺钉122未压住的边缘金属会产生变形，导致压环12整体凸起，因为沉积环11直接落放在压环12上，受热变形凸起的压环12就会将沉积环11顶起，此时图5A中的缝隙d便会变小甚至消失，轻则沉积环11和晶片10之间发生粘黏，重则沉积环11将晶片10顶起脱离卡盘主体表面，晶片温度失去控制，工艺失败。

如何解决现有技术中的上述不足，成为目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种高温静电卡盘，通过对配套的压环、沉积环和/或基座结构的改进，避免压环将沉积环顶起导致沉积环和晶片之间发生粘黏。